NL8200896A

NL8200896A - Superlegering op kobaltbasis.

Info

Publication number: NL8200896A
Application number: NL8200896A
Authority: NL
Original assignee: Cabot Corp
Priority date: 1981-03-05
Filing date: 1982-03-04
Publication date: 1982-10-01
Also published as: AR228770A1; FR2501237A1; BR8201086A; BE892391A; GB2094342B; AU8101482A; CH652753A5; US4415532A; CA1183704A; GB2094342A; IT1157005B; JPS57161046A; IT8267254A0; RO84749A; DE3207709A1; SE8201352L; RO84749B; SE457452B; AU543710B2; ES510102A0

Description

V * H.0. 30692 1

Superlegering op kobaltbasis.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op kobalt-chroom-ijzer superlegeringen en meer in het bijzonder op een Co-Cr-Ee legering, die beschikbaar is in verschillende vormen en in het bijzonder geschikt is voor toepassing onder zware gebruiksomstan-5 digheden vanwege een waardevolle combinatie van eigenschappen.

De techniek en de wetenschap van de hedendaagse superlege-ringen heeft een zeer belangwekkende geschiedenis ondergaan. Vanuit een praktisch gezichtspunt vormden de vroegste legeringen van El wood Haynes (ongeveer 1905) de principiële oorsprong van de 10 moderne kobalt-chroom superlegeringen onder het handelsmerk "STELLITE". Zijn legeringen waren oorspronkelijk beschermd door de Amerikaanse octrooischriften 873*745» 1.057.423 en andere. Ongeveer dertig jaar later vond Charles H. Prange een enigszins soortgelijke legering op kobaltbasis voor gebruik als kunstgebitten en protheses 15 uit gegoten metaal zoals beschreven in de Amerikaanse octrooischriften 1.958*446, 2.I35.6OO en andere. De legering van Prange is in de techniek bekend als "Vitallium" legering.

De ontwikkeling van gasturbinemotoren in het begin van de jaren 40 creëerde een behoefte aan materialen, die in staat zouden zijn 20 grote krachten bij hoge temperaturen te doorstaan. In het Amerikaanse octrooischrift 2.381.459 wordt de ontdekking beschreven van de "Vitallium" legeringen van Prange gemodificeerd voor gebruik als componenten voor gasturbinemotoren.

De voornaamste technische legering, die ontwikkeld is uit de 25 oorspronkelijke "Vitallium" legering is STELLITE legering Hr. 21, zoals in hoofdzaak beschreven in de Amerikaanse octrooischriften 2.381.459 en 2.293*206 om aan de hoge temperatuurbehoeften in de industrie te voldoen. De basissamenstelling van legering 21 is gemodificeerd en verder ontwikkeld tot vele andere technische super-30 legeringen vanwege de noodzaak aan verbeteringen om aan de meer zware omstandigheden, vereist in gasturbinemotoren en andere moderne toepassingen te voldoen.

Voor deze toepassingen zijn honderden legeringen op kobalt-en nikkelbasis uitgevonden en ontwikkeld. Deze vitale behoefte bestaat 35 heden ten dage nog steeds. Vanuit een praktisch gezichtspunt zijn zelfs ondergeschikte vooruitgangen in de meer verfijnde motoren in de meeste gevallen in principe beperkt door de beschikbaarheid van materialen, die in staat zijn aan de nieuwe en zwaardere behoeften 8200896 » i 2 te voldoen.

Een zorgvuldige studie van de vele waardevolle legeringen, die gevonden zijn, openbaart, dat een subtiele, schijnbaar niet doelmatige, modificatie van bestaande legeringen een nieuwe en bruik-5 bare legering kan verschaffen, die voor bepaalde specifieke toepassingen geschikt is. Tot dergelijke modificaties behoren bijvoorbeeld (1) een nieuwe maximum grens van een bekende onzuiverheid; (2) een nieuw trajekt van een effectief element; (3) een kritische verhouding van bepaalde reeds gespecificeerde elementen en derge-10 lijke. Derhalve worden bij ontwikkelingen in superlegeringen een waardevolle vooruitgang niet noodzakelijkerwijze gemaakt door grote stappen van nieuwe wetenschap of techniek, maar veeleer door kleine onverwachte, evenwel doelmatige vermeerderingen.

Deskundigen op het gebied van de superlegeringen nemen voort-15 durend de bekende problemen in ogenschouw en maken een waardebepaling van de bekende legeringen. Niettegenstaande dit blijven vele problëmen onopgelost gedurende verschillende decaden totdat een verbeterde legering wordt gevonden om het probleem op te lossen. Een dergelijke verbetering kan hoewel schijnbaar eenvoudig achteraf, 20 niet als voor de hand liggend of alleen als een uitbreiding van de bekende techniek aangenomen worden.

Niettegenstaande de ^honderden bekende beschikbare legeringen was er behoefte aan een legering, die geschikt is voor pantseringsbewerkingen met een waardevolle combinatie van eigenschappen. Een dergelijke combinatie 25 van eigenschappen zoals metaal op metaal (invreet) weerstand, hardheid in de warmte, sterkte, bestandheid tegen cavitatieërosie en bestandheid tegen corrosie is in bepaalde specifieke werktuigkundige systemen vereist zoals kogelkleppen en schuifafsluiter-kleppen voor de regeling van stoom en fluïda. In vele octrooi-30 schriften zijn legeringen beschreven, die één of meer van deze en andere eigenschappen tot een uitstekende mate vertonen. In tabel A worden een aantal octrooischriften en legeringen vermeld, die in hoofdzaak betrekking hebben op kobaltrijke legeringen, die chroom en modificerende elementen bevatten. Eveneens van belang zijn 35 liet Amerikaanse octrooischrift 2.713«537» waarin koolstoflegeringen met een laag chroom- en een hoog vanadiumgehalte worden beschreven en het Amerikaanse octrooischrift 2.397*034» waarin een S-816 legering wordt beschreven met een laag chroom en een hoog nikkel-gehalte, het Amerikaanse octrooischrift 2.983.603 waarin de S-816 40 legering van het Amerikaanse octrooischrift 2.397.034 wordt 8200896 » * 3 beschreven met titaan en boortoevoegsels, het Amerikaanse octrooi-schrift 2.763.547, vermeld in tabel A, waarin eveneens een variatie van de legering van het Amerikaanse octrooischrift 2.397.034 wordt beschreven. In het Amerikaanse octrooischrift 2.947.036 wordt de 5 legering van het Amerikaanse octrooischrift 2.974*037 beschreven plus modificaties met tantalium en zirkoon, in de Amerikaanse octrooischriften 2.135.600 en 2.180.549 worden variaties beschreven van wolfraam- en molybdeenrijke legeringen in hoofdzaak zoals beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 1.958*446. In de 10 techniek bekend is, zoals hiervoor vermeld legering 21 "Vitallium". Deze legering is gedurende meer dan 30 jaren gebruikt onder zware gebruiksomstandigheden, bijvoorbeeld als een component van een gas-turbinemotor (Amerikaans octrooischrift 2.381.459).

Elk van deze bekende legeringen, in het algemeen bestaande uit 15 ijzer-kobalt-nikkel-wolfraam en/of molybdeen-chroom, heeft een aantal wenselijke werktuigkundige kenmerken. Echter heeft geen de waardevolle combinatie van de hiervoor vermelde eigenschappen: metaal op metaal (invreet) weerstand, hardheid in de warmte, sterkte, bestandheid tegen cavitatieërosie en bestandheid tegen corrosie 20 tezamen met lage kobalt en strategische metaalgehalten en de verkrijgbaarheid in vele vormen, met inbegrip van pantserings-verbruiksprodukten, gietsels, plaat en blad.

Het is een voornaamste oogmerk van de onderhavige uitvinding een superlegering te verschaffen met een uitstekende combinatie van 25 eigenschappen, met inbegrip van metaal op metaal (invreet) weerstand, hardheid in de warmte, sterkte, bestandheid tegen cavitatieërosie en bestandheid tegen corrosie.

Het is een ander belangrijk oogmerk van de onderhavige uitvinding een verbeterde superlegering te verschaffen met geringe kosten 50 en een gering gebruik van strategische metalen zoals kobalt, tantalium, wolfraam, enz.

Het is nog een ander oogmerk van de onderhavige uitvinding een verbeterde superlegering te verschaffen, die vervaardigd kan worden in vele vormen, d.w.z. gegoten, gesmeed, poedervorm en als 55 materialen voor het pantseren.

Andere oogmerken en voordelen worden door de legering van de onderhavige uitvinding verschaft, zoals beschreven in tabel B en tabel B-A.

Als deel van de uitvinding werd gevonden dat niet alleen de 40 elementen aanwezig moeten zijn in de in tabel B gegeven trajekten, 8200896 0 * 4 maar ook dat er een minimum van chroom plus kobalt moet zijn en er een vereiste verhouding tussen niobium en chroom moet zijn.

Legeringen, die ontworpen zijn om slijtage te doorstaan bevatten in het algemeen twee bestanddelen: een dispersie van een 5 harde fase, die gewoonlijk carbide of boride is en een sterke metaalachtige matrix.

Schurende slijtage en botsingserosie van een vast deeltje van geringe hoek zal in hoofdzaak blijken geregeld te worden door de volumefractie en morfologie van de dispersie van de harde fase.

10 Metaal op metaal slijtage en andere typen erosie zullen meer afhankelijk blijken te zijn van eigenschappen van de metaalmatrix.

De legeringen van de onderhavige uitvinding werden ontworpen om metaal op metaal slijtage (invreten) en cavitatieërosie te doorstaan, zoals verwacht kan worden in kleptoepassingen, bij zowel 15 kamertemperatuur als verhoogde temperaturen. In de legeringen zijn daarom de volumefractie van de harde fase en de morfologie geoptimaliseerd uitgedrukt in hun effect op de massasterkte en bewerk-baarheid in plaats van hun effect op slijtage en bestandheid tegen erosie van het vaste deeltje van geringe hoek.

20 De matrix van de legeringen is gebaseerd op een bijzonder gematigde kostencombinatie van kobalt, ijzer en nikkel en versterkt door grote gehalten chroom en gematigde hoeveelheden van de opgeloste stoffen wolfraam en molybdeen.

De traditionele legeringen gebaseerd op kobalt worden geken-25 merkt door een dispersie van carbiden, in hoofdzaak CryC^, die tijdens het vast worden gevormd wordt. Een hoeveelheid chroom, die niet alleen sterkte verschaft maar ook bestandheid tegen corrosie aan de matrix, wordt daarvoor opgebruikt gedurende de vorming van de harde fase. In de legeringen van de uitvinding' worden niobium en 30 tantaal gebruikt. Niet alleen vormen deze elementen carbiden v<5<5r één chroom, waardoor het grootste deel van het chroom voor de matrix vrijkomt voor versterkings en corro-siebeschermingsdoeleinden, maar zij bevorderen ook de vorming van een fijne dispersie van deeltjes met gelijke hartlijn, die ideaal 55 zijn vanuit het oogpunt van sterkte en verwerkbaarheid.

Kobalt.

Geeft deformatie en bestandheid tegen breuk aan de matrix bij zowel kamertemperatuur als verhoogde temperatuur door de invloed ervan op SEE en het samenhangende door spanning opgewekte HCP 40 transformatie/dubbelgedrag. Beneden 28 gew. % wordt verondersteld 8200896 * * 5 dat de bestandheid tegen deformatie en breuk merkbaar verminderd zal worden. Boven 36 gew. % wordt verondersteld dat de verwerkb'aarheid verminderd zal worden.

Nikkel 5 Beschermt de legering tegen cubieke transformatie in het midden van het lichaam na ijzerverdunning tijdens het booglassen. Te weinig nikkel geeft naar wordt verondersteld geen bescherming. Te veel nikkel modificeert naar verondersteld wordt de deformatie en breuk-kenmerken van de matrix door de invloed ervan op SFE.

10 IJzer

Rest.

Koolstof

Te weinig koolstof zal materiaal geven met verminderde sterkteen zal niobinm vrijmaken naar de matrix, waardoor de eigenschappen 15 ervan gemodificeerd worden. Te veel koolstof zal resulteren in een ongeschikte harde dubbele fase.

Niobium

Te weinig niobium zal resulteren in chroom, dat ook combineert met koolstof, waardoor de matrix zacht wordt. Te veel niobium zal 20 resulteren in een vaste oplossing van gemodificeerde eigenschappen.

Chroom

Chroom versterkt de matrix en verschaft bescherming tegen corrosie en oxidatie. Te weinig chroom resulteert in een te lage sterkte van de matrix en een te geringe bestandheid tegen agressieve 25 media. Te veel chroom resulteert, naar verondersteld wordt, in een vermindering van de verwerkbaarheid.

Wolfraam

Wolfraam versterkt de matrix. Zelfde argument.

Silicium 30 Silicium verschaft stroombaarheid. Te weinig silicium resul teert in slechte gietbaarheid/lasbaarheid. Te veel silicium kan de vorming van een kristallijn bestanddeel opgebouwd uit twee metalen in de matrix bevorderen.

Mangaan 35 Mangaan dient ter bescherming tegen scheuren in de warmte na de bekleding van staalsubstraten. Te weinig mangaan resulteert in geen bescherming, te veel mangaan resulteert in een gemodificeerd matrix-gedrag.

Voorbeelden en beproeving 40 De legering van de onderhavige uitvinding werd volgens verschil- 8200896 6 lende methoden bereid. Tabel B-A vermeldt de samenstellingen van representatieve legeringen zoals bereid voor de beproeving.

legering 2Q08-D en 2008-E werden vervaardigd als onbeklede lasstaven. Beproevingsgegevens werden verkregen uit afzettingen van · 5 de lasstaven in de "als gegoten" toestand tenzij anders aangegeven.

Legering 2008-C werd bereid als gietprodukt volgens het "verloren was" gietproces. De monsters hadden in het algemeen een 2 nominaal specifiek oppervlak van 30 cm . en waren in de "als gegoten" toestand door spuitblazen na onderzoek volgens röntgenstraalmetho-10 den.

Legering 2008-W werd bereid door smeden zoals hierin beschreven.

De legering van de onderhavige uitvinding werd in andere vormen voortgebracht en onderzocht, bijvoorbeeld beklede laselectroden 15 zoals gebruikt bij het metaalvlamboogproces mét handbedrijf. De legering van de onderhavige uitvinding kan vervaardigd worden in de vorm van staven, draden, metaalpoeder en voorwerpen van gesinterd metaalpoeder. De algemene eigenschappen van stroombaarheid, ver-werkbaarheid, algemene verwerkingseigenschappen en dergelijke 20 suggereren, dat de legering gemakkelijk kan worden voortgebracht in alle andere vormen zonder problemen bij de verwerking.

8200896 7

M CM W

l o 4> Ο * g « ^ *N ,,,1 in in ui » m 0 S ·> " 1 1 1 “j ~ CD C— « 1

Φ O CO Η t~ ''Bi' t- t- CM CM

g Hi 1-5 Η T-

E-l Ê3 CM

a H y SCiJ £<£ £

aÖLTV-POO mm S

HH*W CM 02 CO ·* g ra ® , iiiH

g « (1) » t~ I 1 I ω ® I * rvi

Pg(DOMCMCMLT\ Pi Pi CM

CM O &C

X S3 Φ H Hi 1-5 v lf\ 0 CM «· £ g

CO t— O M

• to, m in g CM I I o Cö CM 2 mm ^ia....... I 1 1 • - o o £ CM Ο T- 1- in

MO M

''t O g y M 'nI· ö 2 • M os Η Μ M 2 co®+aS|2Ln'22, .1 iiib in g m 0 0 0 1 ll 1 1 1 ^ oc ω ο o at £/ . τ-μ'^τ-ιο,εΗΐ-Ί- cm T“ i h § h £· a “

H £ m ® S _ O

ο· to » SO co <d m Or- O in CM M .

3 · m in ο i ce . * u

Hl H El ^ I M v-stcoa Hfn y

g ^ Ö £ ,- -S a 1 I m in + in......OS

Ü g 0 cm o S in h-' inmoBi- τ-|ο O m ü eg m h

H O

pq O

P5 O

ÊH Γ— !ƒ, o c- _ ^ O 'tf o o o in ο o g is o ^ m · I C~— CM to, . iu

B to CM MO M3 MO M W t-JtO, I K

1 I 1 iii sa' I I Ii^a j*j · « O CO O ~ __ H CM O mo 1- CM CM CM i- CM ^ t-jtn Ο Γ-

in SR

c— in in cm O cm c— * T-CM " - O Jl 0_ co inomino OOO &* •imom^-CM t- im Ü £ 1 + 1 1 1 1 +i J, 1 , 4,,,28

• « in Minin o ·* o ° ~ P

cm 1— m gmeM -r- O mo +> ° Φ &o Ö o 135 H 5 5 fn 0 Eh O ++ m S - 0 H 2 + ON Pi 4- "{· 4* 0·Η M Ή Ö Ο ,£i| Pi H > , _ ® ooaoisacogo alo < + PM < P5 Pm in O in ' Τ’" 8200896 +5 8 0 01 •3 2 d · · η

Φ Μ MM

,¾ d ¢0 cö I

H ·Η . r£ 0 3^- 0 pj S S » ΙΆ

a φ CM 1- T- o CM

ηδΙ’ΦοααΟΙΑίΑΐηΟΟΙΑ oo 0 0 ·> m ·* ·« ···>·> +5 « ·» -P · M ,-4 O MO CM t— τ— CO t— I Ln Ο Ο Ο O c0 CM in +> +5 0

-P

o φ vo in in v- •r-. ·> vo O on - , *

(SOIAt— CMinD—τ— f- r-|MO CM · · O

PH Μ M

43+3+3+3+5+3+5+3+5 ·+3 +3 CÖCÖ+5 raooooooooflo o aao-p

L+3+3+3+3+3+3+5+3.H+5 +» +5KJ

d a f- 05 Φ cm in in in in m in in T-|-^f O O ?h jbd ·> cm ·> cm * « 't in - *·

PhO m 1- O * in OO

o O

o >

Ci3 P=l S25 .

H

A

(¾ o CQ S3

<1 H +> MO O IA <M

EH Ω O ~ MO O O - f* * " !30OinT-minoMCMCM mocm · · o

H ·!": MM

>0+5+5+5+5+5+5+5+5 · += -P g g +? ,, ÊHPHOOOOOOOOÖO o a a O -p |_)+5+3+5+5+5+5+5+5+5·Η+5 +5 +1 “ t> a τ· s5

acMinin^T-CMin in OO H

(3 -H - CM ·> CM - int-- » *

PdO m O in m OO

Ph

CQ

g 1¾ o

pJ

O

r>

O

S

H

Ü

H

Hi fl 0 ao + ö δο -rj, Ö -Η 'η δΟ •H Eh W _ ·£ o ö pi + + 2 Tj 5h a ο η φ

O CÖ 3 Ö W +i 2 H ftjH

+5+5ΗθΟΕΗ·Η0θΡΐ ON

MHOOS O CÖ 0 Η B

ΗΛΛΙο& + Η00+ί> ++ ωο ΟΡϋΡΐ+Η0 N Η

Oo3p p-P0OP|PlH|>A Λ ·[? ® MWao^BCQgo S3 |ο <1 ρ 02 PQ ·Η !> ιη Ο a τ— ^ 8200896 9

TABEL B-A

VOORBEELDEN VAN LEGERINGEN VAN DE ONDERHAVIGE UITVINDING _in Gew, %_

Legering Legering Legering Legering 5 2008-D 20Q8-E 2008-C 2008-W

Koolstof 0,49 0,40 0,39 0,43

Kobalt 32,5 32,0 31,38 30,15

Nikkel 8,02 8,0 8,0 9,01

Chroom 26,27 26,5 26,93 27,01 10 ¥ + Mo 2,58 2,5 2,69 2,29

Nb + Ta 4,88 5,0 5,01 4,98

Silicium 0,56 1,0 1,22 1,05

Mangaan 0,50 1,0 1,03 0,97

Co + Gr 58,77 58,5 58,31 57,16 15 Nb ca. 1 ca. 1 ca. 1 ca. 1

Cr 5,4 5,2 5,3 5,4

Al+Cn+Ti+ 2,0 max 2 max 2 max 2 max V+Zr+Hf

Eosfor 0,01 max 0,01 max 0,01 max 0,01 max

Zwavel 0,01 max 0,01 max 0,01 max 0,01 max 20 IJzer + ca. 24 ca. 23 ca. 23 ca. 23 verontreinigingen 8200896 10

Gesmede produkten

De legering van de onderhavige uitvinding werd.verwerkt tot een gesmeed produkt. De legering bestond uit 30,15 % kobalt, 9>01 % nikkel, 0,43 % koolstof, 27,01 % chroom, 2,29 % wolfraam, 1,05 % 5 silicium, 0,97 % mangaan, 4>98 % niobium en de rest uit ongeveer 24 % ijzer. 22,68 Kg legering werd onder vacuüm inductie gesmolten en volgens ESR electroslak opnieuw tot een ingot gesmolten. De ingot werd heet gesmeed en bij 1230°C gewalst tot een plaat en blad en de spanning werd gedurende 30 minuten en 10 tot respectievelijk 10 15 minuten opgeheven. De plaatdikte was 15,2 mm en de'bladdikte was 1,4 mm.

Aflezingen van de Rockwell hardheid werden als volgt verkregen: in gesmede vorm 26 Rc plaat met opgeheven spanning 25 Rc 15 gewalst blad 38 Rc blad met opgeheven spanning 96 Rb 8 uren bij 815°C met hitte behandeld blad met opgeheven spanning 32 Rc

Gegevens over de hardheid in de warmte zijn verkregen bij 20 voorbeelden van de legering van de onderhavige uitvinding, legering 2008-D en legeringen 721 and 21 in afgezette vorm. Gegevens over de hardheid in de warmte zijn in tabel C vermeld. Waarden zijn het gemiddelde van drie beproevingsresultaten. De gegevens laten zien, dat de hardheid in de warmte van de legering van de onderhavige 25 uitvinding enigszins soortgelijk is aan die van legering 721 en beter dan de legering 21 op kobaltbasis.

i 8200896 11

TABEL C

GEGEVEjSTS OvER PE ^AftDHEIl) (Onverdunde TIG Afzettingen)

Vergelijkende Gemiddelde Hete Hardheid 5 "DPH (Kg/mm2)

RT’ RT 425°C 535°C 650°C 7óO°C

Legering Ho. 21 20 235 150 145 135 115

Legering No. (2008-D) 26 265 215 215 215 195 10 Legering No. 721 34 315 220 215 220 160 GEGEVENS OYER BE HARDHEID (ZOALS GEGOTEN)

Diamant Pyramide Hardheidsgetal 15 Legering No. 2 284 RT = Kamertemperatuur 20 ’ Rockwell C Schaal ’’DPH = Diamant Pyramide Hardheid - Onderzocht in vacuumoven van hete hardheidseenheden 1590 gram belasting, met saffiertand’1360.

8200896 12

Waarderingen over de pantseringsafzetting werden gemaakt door de hardheidswaarden van afzettingen van de legering van de onderhavige uitvinding en legering 21 zoals tabel D laat zien. Afzettingen werden vervaardigd volgens het bekende TIG wolfraam-inert 5 gasproces en het metaalvlamboogproces met handbedrijf. Elke waarde is het gemiddelde van tien hardheidsproeven uitgevoerd met een standaard Rockwell hardheid eenheid.

De gegevens laten zien dat de hardheid van de pantseringsafzetting van de legering van de onderhavige uitvinding vrijwel 10 soortgelijk is aan legering 21 op kobaltbasis.

TABEL D

HARDHEID VAR DE AFZETTING

_ Rockwell-B Schaal_.

Dubbele

Enkele laag Dubbele laag Enkele laag laag 15 TIG1 TIG MMA’ ' MMA

Legering 21 100,1 104,7 99,0 99,6

Legering 2008 99,0 104,2 94,4 94,5 'TIG = Wolfraam Inert Gas •''MMA = Metaalvlamboog met handbedrijf 20 De legering van de onderhavige uitvinding werd tesamen met legering 21 op sterkte onderzocht bij kamertemperatuur en bij hoge temperaturen. De gegevens zijn in tabel E vermeld.

Legering 2008-W (AR) wordt geïdentificeerd als gewalst gesmeed produkt. Legering 2008-W (SR) wordt geïdentificeerd als gesmeed 25 produkt met opgeheven spanning. De sterkteëigenschappen zijn uitstekend, in het bijzonder de rekgegevens van de gesmede produkten.

8200896 13

οι N

0 CM fA I I

-—4 CO I

o 0

V_> CN T- CM

| | t- ff\ g vo

Eh Ο ιλ vo

-aj Ο T- T- I I

·— fti VO

'SO T- \D

g g Ο T- T- l | g Eh ^ pci eg

O

Ja o lA O

HO T- 1— 1 I

i> CM

1¾ o pH * S & „ g fl\ l·· KV 00

pa ' · CM tA

Pi 01 CD T-

Ol 1Λ "i I

h-M co| o o V— OV C— T-

*t I I VO VO

jg ^ pi Eh O O v-

<j <i O vo iA I I

B ^ S O vo fA

g «go VO IA I I

Ph CQ EH ^

Ph · CQ

<tj Η C5

g td · S O C— CO

O B H O C— IA I I

hP CQ > CM

a a a m a o

CiJ Ph ·

Eh h PhEhVOO^-O

g g CO E·— O CQ

w pq *- Η Pi

Pi

Eh (¾ Ph

<3 CQ

N-/ O |3 >

I I I

CO CO CO

o o o

r- O O O

CM CM CM CM

• · · · o o o o b a a a ^ &£l &0 tiD &0 £(0 3 ö ö q q fl θ

•Η -Η -Η -Η -Η O

fH fH ?H fH ?H EH

Φ <U φ Φ Φ O

bL Ö0 60 &0 ÖD g

0) φ (ΰ <£> Φ PP

i-p pp a pp i-p 8200896 Η

Corrosiegegevens in vochtige toestand werden verkregen bij een reeks proeven, die de bekende legeringen 21 en 721 en legeringen van de onderhavige uitvinding 2008-D en 2008-W omvatten. De monsters werden bloodgesteld aan 80$ mierezuur, 5$ zwavelzuur, 65$ salpeter- 5 zuur alle bij 66°C en aan 30$ kokend azijnzuur. De gegevens laten zien dat de legering van de onderhavige uitvinding even bestand is * tegen corrosie als de bekende legeringen. De corrosiegegevens zijn vermeld in tabel E.

TABEL E

10 BESTANDHEID TEGEN CORROSIE - ZUREN

Mate van corrosie - in ^um per jaar

80$ miere- 30$ kokend 5$ zwavel- 65$ salpeterzuur 66°C azijnzuur zuur 66 C zuur 66 C

Legering No. 21 nihil 87,9 nihil 78,2 15 Legering No. 2008-D nihil 9,85 nihil nihil

Legering No. 721 nihil nihil nihil nihil

Legering 2008-V - - 0,64 nihil

De bestandheid tegen invreten werd gemeten bij experimentele legeringen onder toepassing van methoden die onlangs zijn ontwikkeld 20 en beschreven in Chemical Engineering 84 (10) (1977), 155 tot 160 door W.J. Schumacher getiteld "Wear and Galling can Ehock Out Equipment".

Bij deze proef werden cilinders van 0,95 cm als belasting aangebracht tegen een vlakke plaat en 360° geroteerd. Een oppervlakte-25 grondlaag (6-12 EMS) werd zowel op de pen als op de plaat gebruikt, Yerse monsters werden voor elke onderzochte belasting gebruikt. De belasting, waarbij het eerste bewijs van invreten plaatsvond, werd gebruikt om de grenswaarde van de invreetspanning te berekenen. De invreetgegevens zijn in tabel G vermeld. In tabel G zijn de tegen-30 zijdelegeringen zacht staal 1020, roestvrij staal nummer 316, super-legering op nikkelbasis C-276 en superlegering op kobaltbasis 6. De gegevens laten zien, dat de legering van de onderhavige uitvinding een uitstekende bestandheid heeft tegen invreten tegen de onderzochte 8200896 15 legeringen en tegen zichzelf als tegenzijde.

TABEL G

BESTANLSEIL TEGEN INVRETEN

2 ïnvreetspanningsgrens in kg/mm 5 eigen tegenzijde 1020 Staal 516 C-276 No.6

Legering No. 21 50 13 13 15 50

Legering No. (2008-L) 50 19 44 50 50

Legering No. 721 2 25 2 -= 13 10 Om de Bestandheid van legering 2008-L en vergelijkingslegerin- gen ten opzichte van cavitatie erosie te Bepalen, werden proef-sehijven van elk materiaal, gepolijsd tot een afwerking van 600-grit, vervaardigd. Leze schijven werden Bevestigd op de top van een ultrasone hoorn en onderzocht in een trillingseenheid voor cavitatie 15 erosie onder toepassing van ASTM G 32-77 standaard proef methoden.

Het monster en ongeveer 13mm van de hoorntop werden in gedes-tileerd water ondergedompeld, dat op 27°C + 1°C werd gehouden. Het monster werd rondgedraaid door een amplitude van 0,05mm Bij een frequentie van 20 kHz. Het gewichtsverlies van het monster werd 20 periodiek gemeten (met intervallen van ongeveer 25 uur) en de gemiddelde erosiediepte werd Berekend.

Le proefgegevens van de cavitatieërosie vermeld in. taBel Ξ openBaren, dat de legering van de onderhavige uitvinding een Bestand-heid heeft tegen cavitatieërosie, die vergelijkBaar is Bij de Beken-25 de legering op koBaltBasis 6B. Legering 6B is Bekend als één van de legeringen met de meest uitstekende mate van Bestandheid tegen cavitatieërosie. Le legering Bestaat nominaal uit ongeveer 30% chroom, 4,5% wolfraam, 1,2% koolstof, minder dan 3% van zowel nikkel als ijzer, minder dan 2% van zowel silicium als mangaan, minder dan 30 1,5% molyBdeen en de rest (ongeveer 60%) koBalt.

8200896

ƒ. V

16 a a

(D

+3 a

CD

Tj CM l>- ON CM ON CM NO v- UN in f-'tCO r- ^ O v* C-

Q) ^ CM CM NN IN- i— *3- ON t— ON Or NO NO C— Ο τ— ONOKN

•Η ΟγΝΙΛ O CNl KN ^ OOW^f O r· CM Nf ON C— τ KN

m OOOO OOOO OOOO OOOO Or-CMCM

o ·>·«·»* ·>»»>«> ^ " ·*·>·>' - ~ ~ '

f4 OOOO OOOO OOOO OOOO OOOO

CD

(1)

TS

p4 <u πd ci Ή a Q) Ü

H

m o

H

Eh «3

Eh

H

w <1 o

Hl rö| UNOUNO UNO UNO UNOUNO UNOUNO UN T- MO C-

(¾ 1¾ -rd (Nine—O CM UN O- O CM ini>0 CM UN C— O CM NO CO O

P4 <tj .rïl r- T- T- r- < ί> Eh I Eh S3 m

Eh <5

EH

g 03 1¾

PS

f4 a> +3 cu r* CM r* CM 3 m ,ri

Ö U U U £ H

•H p CD fl Φ Ο Φ ·Η 54 I +3 1+3 +3 -p a <u oca coca fA & fA m - *“

is£ O ö O Ö ifl I Ö CM I

ΦΟΟ OO M3 Ο NOO c~-

1-4 CM )¾ CM g g g I

in o ^ O

T- 1- CM

8200896

Claims

3. Legering volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het koolstofgehalte ongeveer 0,4 gewichtsprocent is, het kobaltgehalte 20 ongeveer 32 gewichtsprocent is, het nikkelgehalte ongeveer 8 gewichtsprocent is, het chroomgehalte ongeveer 26,5 procent is, het wolfraamgehalte ongeveer 2,5 gewichtsprocent is, het niobium-gehalte ongeveer 5 gewichtsprocent is, het siliciumgehalte ongeveer 1 gewichtsprocent is, het mangaangehalte ongeveer 1 gewichtsprocent 25 is, het kobalt- plus chroomgehalte ongeveer 58>5 gewichtsprocent is, de verhouding niobium tot chroom ongeveer 1:5 is en het ijzergehalte plus normale verontreinigingen ongeveer 23 gewichtsprocent is.
4. Legering volgens conclusie 1 met een uitstekende combinatie van eigenschappen zoals een metaal op metaal (invreet) weerstand, 30 hardheid in de warmte, sterkte, bestandheid tegen cavitatieërosie en bestandheid tegen corrosie.
5. Legering volgens conclusies 1 tot 4 in de vorm van tenminste één vorm uit de groep bestaande uit een gietprodukt, een gesmeed produkt, metaalpoeder en een materiaal voor het pantseren.
6. Legering volgens conclusies 1 tot 5» met het kenmerk, dat de legering een minimaal gehalte kobalt en strategische metalen heeft. 8200896